A mikrofliereket vagy miniatűr vezeték nélküli, nagy számban telepített robotokat manapság időnként nagyszabású felügyeleti és monitorozási célokra, például környezeti vagy biológiai vizsgálatokra használják. Mivel a röplapok szétszóródnak a levegőben, nagy területeket fedhetnek le, miután egyetlen helyről leejtik őket, beleértve azokat a helyeket is, ahol egyébként nehéz a hozzáférés. Ráadásul kisebbek, könnyebbek és olcsóbban telepíthetők, mint a több drónok.
A hatékonyabb mikroflierek létrehozásának egyik kihívása az energiafogyasztás csökkentése volt. Ennek egyik módja, ahogy a Washingtoni Egyetem (UW) és az Université Grenoble Alpes kutatói bebizonyították, hogy megszabadulnak az akkumulátortól. A japán papírhajtogatás művészetéből, az origamiból ihletve programozható mikroröplapokat terveztek, amelyek szétszóródnak a szélben, és elektronikus működtetéssel változtatják alakjukat. Ezt egy napenergiával működő működtető szerkezet éri el, amely 25 milliszekundum alatt akár 200 milliwtonna erőt is képes kifejteni.
"Gondoljon úgy ezekre a kis szórólapokra, mint egy érzékelőplatformra a környezeti feltételek, például a hőmérséklet, a fény és más dolgok mérésére."
– VIKRAM IYER, WASHINGTONI EGYETEM
"Az a klassz ezekben az origami mintákban, hogy megteremtettük a módját, hogy a levegőben teljesen akkumulátor nélkül változtassák meg alakjukat" - mondja Vikram Iyer, az UW informatikusa és mérnöke, az egyik szerző. "Ez egy elég kicsi változás az alakban, de nagyon drámai változást hoz létre a zuhanási viselkedésben… ami lehetővé teszi számunkra, hogy némileg irányítani tudjuk, hogyan repülnek ezek a dolgok."
Zuhanó és stabil állapotok: A) Az origami mikroflier itt bukdácsoló állapotban van, és B) a leszállás utáni konfiguráció. Lefelé haladva a szórólap zuhan, tipikus bukdácsolási mintával a C képen. D) Az origami mikroflier itt van stabil leereszkedő állapotában. A repülõgépek leszállási helyeinek tartománya (E) felfedi szétszóródási mintázatait, miután elengedték a drónt.
Ez a kutatás a kutatók korábbi, 2022-ben publikált munkájára épül, és olyan érzékelőket mutat be, amelyek a pitypangmagokhoz hasonlóan szétszóródhatnak a levegőben. A jelenlegi tanulmányban "a cél az volt, hogy több száz ilyen érzékelőt telepítsenek, és ellenőrizzék, hol landolnak, a pontos telepítés érdekében" - mondja Shyamnath Gollakota társszerző, aki a WU Mobil Intelligencia Laboratóriumának vezetője. Az egyenként 500 milligrammnál kisebb tömegű mikroröplapok enyhe szellővel közel 100 métert képesek megtenni, és vezeték nélkül továbbítanak adatokat a légnyomásról és a hőmérsékletről Bluetooth-on keresztül 60 méteres távolságig. A csoport eredményeit a Science Roboticse című folyóiratban tették közzé a hónap elején.
Gollakota felfedezte, hogy a két origami állapot zuhanási viselkedése között különbséget tapasztaltak, és azt mondja: "Amikor lapos, majdnem olyan, mint egy levél, amely a szélben hullik" - mondja. "Egy nagyon enyhe változás a laposról egy kis görbületre úgy zuhan, mint egy ejtőernyő, nagyon irányított mozgással." A mikrorepülők bukó állapotukban, oldalsó széllökésekben akár háromszor nagyobb terjedési távolságot érnek el, mint stabil állapotukban – teszi hozzá.
A mikroflier közeli felvétele felfedi a felső oldalán található elektronikát és áramköröket.
Voltak más origami-alapú rendszerek is, amelyekben például motorokat, elektrosztatikus működtetőket, alakmemóriás ötvözeteket és elektrotermikus polimereket használtak, de ezek nem oldották meg a kutatók előtt álló kihívásokat, mondja Gollakota. Az egyik az volt, hogy megtalálják az édes pontot egy működtető mechanizmus között, amely elég erős ahhoz, hogy ne változtassa meg az alakját anélkül, hogy kioldana, ugyanakkor elég könnyű ahhoz, hogy alacsonyan tartsa az energiafogyasztást. Ezután gyors átmeneti választ kellett produkálnia, miközben a földre esett. Végül egy könnyű energiatároló megoldásra volt szükség az átállás elindításához.
A mechanizmus, amelyet Gollakota "meglehetősen józannak" ír le, még mindig egy évbe telt, mire kitalálták. Az origami közepén van egy szár, amely egy mágnestekercset (olyan tekercset, amely mágnesként működik, amikor az áram áthalad rajta) és két kis mágnesből áll. Négy csuklós szénszálas rúd rögzíti a szárat a szerkezet széleihez. Amikor áramimpulzust adnak a mágnestekercsre, az egymás felé tolja a mágneseket, így a szerkezet az alternatív formájába pattan.
Csak egy kis erőre van szükség, ami éppen elég ahhoz, hogy a mágnesek megfelelő távolságra legyenek egymástól, hogy a mágneses erők működjenek, mondja Gollakota. Vékony, könnyű napelemek sora áll rendelkezésre az energia gyűjtésére, amelyet egy kis kondenzátorban tárolnak. Az áramkör közvetlenül az összehajtható origami szerkezetre készül, és tartalmaz egy mikrokontrollert, időzítőt, Bluetooth-vevőt, valamint nyomás- és hőmérsékletérzékelőket.
"Beprogramozhatjuk ezeket a dolgokat úgy, hogy ezek bármelyike alapján kiváltsák az alakváltozást – egy meghatározott idő elteltével, amikor rádiójelet küldünk neki, vagy olyan magasságban [vagy hőmérsékleten], amelyet az eszköz észlel" - teszi hozzá Iyer. Az origami szerkezet bistabil, ami azt jelenti, hogy nincs szüksége energiára, hogy megtartsa alakját, miután átalakult.
A kutatók azt mondják, hogy kialakításukat ki lehet terjeszteni érzékelők beépítésére különféle környezeti megfigyelési alkalmazásokhoz. „Tekintsünk úgy ezekre a kis szórólapokra, mint egy szenzorplatformra, amellyel mérhetjük a környezeti feltételeket, például a hőmérsékletet, a fényt és más dolgokat, [és] hogyan változnak a légkörben” – mondja Iyer. Vagy érzékelőket telepíthetnek a földre olyan dolgokhoz, mint a digitális mezőgazdaság, az éghajlatváltozással kapcsolatos tanulmányok és az erdőtüzek nyomon követése.
Jelenlegi prototípusukban a mikroflirek csak egy irányba változtatják meg alakjukat, de a kutatók mindkét irányba akarják átállítani őket, hogy a két állapotot váltani tudják, és még jobban irányítsák a pályát. Azt is elképzelik, hogy mikroflilerek raj kommunikálnak egymással, irányítják viselkedésüket, és önszerveződnek, hogyan esnek és szétszóródnak.
A cikk a weboldalon található:https://spectrum.ieee.org/topic/robotics/#toggle-gdpr
Kérjük, kattintson az alábbi linkre, ha többet szeretne olvasni:
Robots: A híd összeköti az AI-t a fizikai világgal
A Reeman Robotics és a kiberbiztonság jövője: válasz az ICC kibertámadására
Szeretne többet tudni a robotokról:https://deliveryrobotic.com/
robot,robotika,reeman,ai,szállítórobot,autonóm szállító robot,gyári,kezelő,kezelő robot,agv robot,robot alváz,mobil robot,autonóm mobil robot,mobil robot alváz,agv,AMR,AMR robot,logisztikai robot,kezelés robot,agv-alváz,csomagszállító robot,gyári kézbesítő robotok,műhelyi anyagszállító robotok,szállítórobot,portás robot,élelmiszer-kiszállító robot,szállító robot,alkatrészszállító robot,raktári robotok,pilóta nélküli kézbesítés,dokumentumszállító robot,futár kézbesítő robot,iroda szállító robot, élelmiszer-feldolgozó üzem, digitális gyár, ruhagyár